Claves para descifrar el desarrollo humano

Hace unos 2.400 años, Aristóteles formuló la cuestión de si el embrión, antes de su nacimiento, estaba ya preformado, con lo que el proceso de desarrollo de un animal consistiría en el crecimiento ordenado de un embrión o homunculus en miniatura (preformacionismo), o por el contrario el embrión se desarrollaba de una manera gradual a partir de una única célula con nuevos órganos y tejidos formándose de una manera continuada (epigénesis). Este debate constituyó quizá el punto de partida de la ciencia de la embriología, que trata de entender cómo a partir de una única célula, el huevo fertilizado, se generan millones de células, y cómo, a su vez, estas células se agrupan y organizan en los diversos órganos y tejidos que constituyen nuestro organismo, como ojos, brazos, piernas, corazón y cerebro.Si bien aún estamos lejos de entender el proceso del desarrollo de un embrión, desde los tiempos de Aristóteles, y debido principalmente al extraordinario avance tecnológico de la genética y de la biología molecular, hemos avanzado enormemente. Existe un genuino optimismo que, de continuar este vertiginoso ritmo, pronto seremos capaces de formular principios generales de cómo generar un ser humano a partir de una célula única. Ello conllevará implicaciones éticas, religiosas, evolutivas, científicas, etcétera, pero enormes implicaciones prácticas para la salud de la humanidad en un futuro no muy lejano.

Quizá una de las observaciones más relevantes fue el descubrimiento por el embriólogo Carl von Baer, en el siglo pasado, de que en un determinado estadio del desarrollo denominado pharingula todos los vertebrados presentan una similitud extraordinaria, y no es hasta estadios más avanzados cuando las características distintivas de cada animal (ya sea un pez, un pollo o un humano) son morfológicamente obvias.

Ala o brazo

Esta observación es, en general, extendible a todos y cada uno de los órganos y tejidos embrionarios. Tal es el caso, por ejemplo, de las extremidades, donde en un determinado momento del desarrollo es prácticamente imposible diferenciar el brazo de un humano del de un pollo o de un ratón. Éstos y otros descubrimientos han sido fundamentales para, mediante el estudio del desarrollo comparativo de un mismo órgano en diversos animales, empezar a entender no sólo la génesis del mismo en un determinado animal, sino las distintas formas y modalidades con las que este órgano se presenta durante la evolución.No ha sido sin embargo hasta muy recientemente cuando hemos empezado a entender, a nivel molecular, el desarrollo de un embrión. Toda la información necesaria para generar un organismo adulto está inicialmente contenida en una única célula y, más concretamente, en su ADN. La unidad funcional de esta información se denomina gen, y el conjunto de genes de un determinado organismo se denomina genoma. Los genes contienen las instrucciones y el programa necesarios para el desarrollo de un animal. Entender cómo se desarrolla un embrión es, en definitiva, descubrir los genes implicados y descifrar cuál es su función en cada momento y lugar durante el desarrollo de un embrión.

El catálogo de todos los genes que constituye el genoma humano se espera tenerlo concluido en el primer lustro del próximo siglo. Sin embargo, el simple inventariado de los genes que constituyen el ser humano no es suficiente para entender la función de los mismos. De la misma manera que un niño, tras observar los juguetes de que dispone, pasa a la actividad más excitante de averiguar qué es lo que hay dentro del juguete, el embriólogo moderno ha de desmontar las distintas piezas del juguete animal e intentar ponerlas juntas de nuevo con la finalidad última de entender cómo funciona el embrión humano.

Función de los genes

Durante los últimos años hemos experimentado una revolución sin precedentes en el repertorio de técnicas a nuestro alcance que nos permiten estudiar la función de los genes. Estas técnicas han derivado de la combinación de datos obtenidos de la embriología clásica, junto con la genética y la biología molecular. Hoy en día es posible identificar los genes que están en el embrión en un estadio determinado y con técnicas avanzadas tratar de entender cuál es la función que ejercen en ese lugar.Uno de los mayores avances de la embriología moderna ha sido el descubrir que los genes que se utilizan para generar las coordenadas iniciales que desembocan en la formación de un determinado órgano o tejido son prácticamente los mismos. En otras palabras, los genes necesarios para el desarrollo de una mano son, en parte, los mismos que se requieren para generar un ojo o un corazón. Más aún, esta similitud no es sólo aplicable al desarrollo de un organismo en particular, sino que es extensible a todo el reino animal: las mismas familias de genes han sido utilizadas una y otra vez durante la evolución para generar organismos tan diversos como una mosca o un ser humano. La constatación de este hecho (que ha sido motivo de la reciente celebración del congreso internacional Evolución y Desarrollo auspiciado por la Fundación Juan March, en Madrid) ha constituido, en los últimos años, una verdadera revolución biológica.

Quizá el beneficio más dramático sea el que se derive de la aplicación de los conocimientos que estamos acumulando en embriología a la corrección de las enfermedades hereditarias. Baste señalar que aproximadamente uno de cada 20 niños nace con anomalías congénitas. Asimismo, y dado que un elevado número de los genes implicados durante el desarrollo embrionario son de nuevo activados en la vida

Página siguiente

Viene de la página anterior

adulta, el conocimiento detallado de su mecanismo de acción en el embrión puede ser utilizado para tratar de corregir, mediante terapia génica, algunas de las enfermedades que aparecen en el adulto tales como enfermedades infecciosas, cardiovasculares, neurodegenerativas o cáncer.

Si bien llena de promesas, la puesta en práctica, hace tan sólo cuatro o cinco años, de la terapia génica ha encontrado numerosos obstáculos. Su talón de Aquiles es el de encontrar un método adecuado para introducir en el organismo una forma corregida del gen defectuoso de manera que éste se exprese de una manera eficiente y sostenida, sin que ello conlleve efectos secundarios o de rechazo inmunitario. El método actual con más posibilidades de éxito es el de usar vectores virales, desprovistos de sus efectos patogénicos, como vehículos portadores de la variante activa del gen que se pretende corregir. Tras infectar las células portadoras del gen defectuoso, el ADN de estos vectores se integra en el genoma de las mismas donde es procesado para producir una forma correcta de la proteína ausente o defectuosa.

En la mayoría de los casos en los que se ha utilizado, la baja concentración de partículas virales, la imposibilidad de integrar el gen en cuestión en un lugar específico del cromosoma huésped, o el rechazo inmunitario han impedido el éxito de esta técnica. No obstante, la aparición de nuevos vectores virales, un mayor conocimiento biológico de la replicación y, estructura de los virus, así como del mecanismo de acción de los genes que se trata de corregir, han aumentado enormemente las posibilidades de éxito de esta técnica.

Célula adulta

Un método alternativo al uso de vectores virales para la corrección de enfermedades hereditarias o somáticas y que ilustra una vez más la importancia del estudio de la embriología, podría derivarse de la aplicación de las técnicas que han llevado, este año, a la obtención de un mamífero (una oveja) a partir de una célula adulta. El conocimiento detallado de los mecanismos por los cuales una célula adulta y diferenciada puede convertirse de nuevo en una célula de características embrionarias, desdiferenciada y totipotente capaz de generar un nuevo órgano, tejido, o incluso un organismo adulto abre un abanico de posibilidades insospechables.Por ejemplo, si este conocimiento se combina con los datos que se están obteniendo sobre los genes que se requieren para generar un determinado órgano o tejido, ello nos podría permitir clonar y crecer in vitro órganos enteros tales como el corazón, el hígado, el riñón o la médula ósea, a partir de células del mismo paciente que necesite de estos transplantes. De esta manera se evitaría la necesidad de donantes, la especificidad del tratamiento o los problemas de rechazo asociados con el transplante de tejidos o con la infección viral.